Le blog d'histoire des sciences

Si entre les mains de Rutherford, le rayonnement du radium a permis de nouveaux progrès en physique comme en chimie et en biologie, c’est son usage en médecine qui lui a valu sa première renommée. En l’année 1901, Pierre Curie et Henri Becquerel, publiaient une note sur l’action physiologique des rayons du radium. Ils y notaient que les rayons du radium agissent énergiquement sur la peau, l'effet produit étant analogue à celui qui résulte de l'action des rayons X de Röntgen. Ils rappelaient, à ce sujet, les premières observations des scientifiques allemands Walkoff et Giesel.

« M. Giesel a placé sur son bras, pendant deux heures, du bromure de baryum radifère enveloppé dans une feuille de celluloïd. Les rayons agissant au travers du celluloïd ont provoqué sur la peau une légère rougeur. Deux ou trois semaines plus tard, la rougeur augmenta, il se produisit une inflammation et la peau finit par tomber. »

Pierre Curie reproduit sur lui-même l'expérience en faisant agir sur son bras, et pendant dix heures, du chlorure de baryum radifère d'activité relativement faible. Après l'action des rayons, la peau est devenue rouge. « Au bout de quelques jours, la rougeur, sans s'étendre, se mit à augmenter d'intensité; le vingtième jour, il se forma des croûtes, puis une plaie que l'on a soignée par des pansements; le quarante-deuxième jour, l'épiderme a commencé à se reformer sur les bords, gagnant le centre, et, cinquante-deux jours après l'action des rayons, il reste encore à l'état de plaie une surface de 1 cm² qui prend un aspect grisâtre indiquant une mortification plus profonde. »

Henri Becquerel, à son tour, reprend l’expérience en transportant quelques décigrammes de chlorure de baryum radifère très actif enfermés dans un tube de verre scellé, enveloppé de papier, et placé dans une petite boite de carton. « Le 3 et le 4 avril, cette boite a été placée à plusieurs reprises dans un coin d'une poche de gilet pendant un temps dont la durée totale peut être évaluée à six heures. Le 13 avril, on s'aperçut que le rayonnement, au travers du tube, de la boîte et des vêtements, avait produit sur la peau une tache rouge qui devint plus foncée les jours suivants, marquant en rouge la forme oblongue du tube et affectant une forme ovale de 6cm de long sur 4cm de large. Le 24 avril, la peau tombait, puis la partie la plus attaquée se creusa en se mettant à suppurer; la plaie fut soignée pendant un mois avec des pansements au liniment oléo-calcaire, les tissus mortifiés furent éliminés, et le 22 mai, c'est-à-dire quarante-neuf jours après l'action des rayons, la plaie se ferma, laissant une cicatrice dans la région qui marquait la place du tube. »

Déjà les rayons X ont été la source de telles plaies chez des personnes trop longtemps exposées. Mieux contrôlés, ils ont pourtant été utilisés avec succès dans le traitement de certaines lésions et en particulier de cancers. Tout logiquement Pierre Curie imagine donc que le rayonnement du radium, encore plus intense, pourrait trouver un usage en médecine : « dans les sciences biologiques les rayons du radium et son émanation produisent des effets intéressants que l'on étudie actuellement. Les rayons du radium ont été utilisés dans le traitement de certaines maladies (lupus, cancer, maladies nerveuses) » .

Son décès brutal en 1906 ne lui permettra pas d’assister au développement de cette nouvelle discipline à laquelle Marie Curie se consacrera jusqu’à la fin de sa vie.

De la curiethérapie à l’institut Curie.

Peu après le décès de Pierre Curie, de généreux admirateurs de ses travaux proposent à Marie Curie de financer la création d’un laboratoire consacré à la radioactivité. De son côté, l’Institut Pasteur souhaite se consacrer aux applications thérapeutiques de la radioactivité. L' institut du radium qui regroupe ces deux entités est inauguré en juillet 1914 au début de la guerre qui s’annonce. Il comporte deux bâtiments disposés face à face. D'un côté, le pavillon Pasteur, dirigé par le professeur Claudius Regaud, se consacre à des recherches sur les applications médicales des rayons. De l’autre, le pavillon Curie, dirigé par Marie Curie est spécialisé dans l’étude chimique et physique des rayonnements. Pour Marie Curie, les années de guerre qui suivent l’obligent à mettre en veille ses recherches. Elle les consacre au secours des blessés aux moyens des voitures radiologiques restées célèbres sous le nom de « Petites Curie ».

La paix revenue, l’Institut reprend l’étude de la radioactivité appliquée au traitement du cancer par la radiumthérapie qui prendra ultérieurement le nom de curiethérapie. Le succès est immédiat, la nécessité apparaît alors de nouveaux locaux pour recevoir les malades. Afin de recueillir la somme nécessaire à leur construction est créée, en 1920, la Fondation Curie, bientôt reconnue d’utilité publique. Année après année de nouveaux bâtiment complètent les premiers. Un demi siècle après leur création, l'Institut du Radium et la Fondation Curie fusionnent et, en 1978, la structure prend le nom d'Institut Curie.

La folie radium.

On se souvient que les rayons X avaient, dès leur découverte, alimenté spectacles de foire et attractions publicitaires avant de faire leurs premières victimes. Le radium provoque la même folie. Il s’affiche dans les crème de beauté dans les eaux minérales et même dans des tissus de sous vêtements. Il génère par ailleurs une importante industrie, celle des cadrans de montres dont la peinture au radium devient lumineuse dans l’obscurité. Une activité prospère jusqu’à l’affaire des « radium girls ». Embauchées par milliers ces jeunes femmes se servaient de pinceaux en poils de chameau pour appliquer la peinture luminescente sur les numéros des cadrans. Les pinceaux s’abîmant elles les épointaient les avec leurs lèvres. Bientôt les premiers cancers de la bouche et les premiers décès apparaissent. Malgré la campagne traditionnelle de désinformation de l’industrie du radium, quatre femmes décident de porter plainte. Elles gagneront leur procès et obtiendront une importante indemnisation. L'affaire des « radium girls » est restée célèbre car, en plus d’illustrer les dangers du radium, elle a permis que soit inscrit dans la loi le droit des travailleurs à engager des poursuites contre leurs employeurs en raison d’un préjudice subi au travail.

Dans son discours de 1905 à la remise du prix Nobel, attribué à lui même et Marie Curie, Pierre Curie avait déjà mis en garde contre les effets des radiations du radium.

"Dans certains cas, leur action peut devenir dangereuse. Si on oublie dans sa poche pendant quelques heures dans une boîte en bois ou en carton une petite ampoule de verre contenant quelques centigrammes d'un sel de radium, on ne sentira absolument rien. Mais quinze jours après apparaîtra sur l'épiderme une rougeur, puis une plaie très difficile à guérir. Une action plus prolongée pourra amener la paralysie et la mort. Il faut transporter le radium dans une boîte épaisse en plomb."

Cette action violente du radium lui inspirait surtout une plus grande inquiétude :

« On peut concevoir encore que dans des mains criminelles le radium puisse devenir très dangereux, et ici on peut se demander si l'humanité a avantage à connaître les secrets de la nature, si elle est mûre pour en profiter ou si cette connaissance ne lui sera pas nuisible. L'exemple des découvertes de Nobel est caractéristique, les explosifs puissants ont permis aux hommes de faire des travaux admirables. Ils sont aussi un moyen terrible de destruction entre les mains des grands criminels qui entraînent les peuples vers la guerre. Je suis de ceux qui pensent, avec Nobel, que l'humanité tirera plus de bien que de mal des découvertes nouvelles.»

L’humanité était-elle assez mure pour maîtriser les nouvelles découvertes ? Dix ans après cette déclaration les explosifs de Nobel tuaient des millions d’hommes dans les tranchées de Verdun et d’ailleurs. Encore un demi siècle et les « grands criminels qui entraînent les peuples vers la guerre » provoquaient Hiroshima. Pierre et Marie Curie auront eu la chance de ne connaître que le côté positif de leurs découvertes, tant dans la connaissance de la structure de la matière, que dans celui de la médecine.

Pierre, trop tôt disparu, ne connaîtra pas les progrès de « l’enfant » né de leurs découvertes. En particuliers ceux réalisés par sa fille Irène et son gendre Frédéric Joliot.

Le temps de Irène et Frédéric Joliot Curie.

Marie Curie a fait le choix d’organiser, avec ses amis universitaires, une « coopérative  d'enseignement » pour ses deux filles et les enfants de ceux-ci. Irène y retrouve ainsi les enfants de Jean Perrin ou de Paul Langevin. Elle y reçois, de ces célébrités scientifiques, un enseignement qui allie des expériences de laboratoire, des visites de musées, des spectacles, sans oublier la gymnastique qui en fera une excellente sportive.

Irène a 17 ans, en 1914, quand elle obtient son baccalauréat au moment où se déclare la guerre entre la France et l’Allemagne. Elle passe alors un diplôme d'infirmière afin d’aider sa mère à installer des appareils radiologiques dans les hôpitaux de campagne. Après avoir repris ses études supérieures de mathématiques, de physique et de chimie elle entre comme préparatrice de sa mère au laboratoire Curie de l'Institut du radium. En 1920, munie de ses licences de physique et de mathématiques, elle devient l’assistante de sa mère et commence une thèse de doctorat sur les rayons alpha du polonium qu'elle soutiendra en 1925.

Frédéric Joliot, né le 19 mars 1900, est le fils de Henri Joliot, commerçant politiquement engagé (il a participé à la Commune de Paris). Sa mère, Émilie Roederer, d’origine alsacienne, protestante, est une femme cultivée d’opinions républicaines affirmées. Après des études au lycée Lakanal à Sceaux, il prépare à l'école Lavoisier à Paris, le concours d’entrée à l’école municipale de physique et de chimie industrielles. Il y est admis en 1919 et en sort premier de l'école en 1923, avec le titre d'ingénieur. Sur les recommandations de Paul Langevin, son ancien professeur, il entre, en 1925, à l'Institut du radium comme préparateur particulier de Marie Curie. Il termine alors une licence ès-sciences et aborde une thèse sur « l’étude électrochimique des radioéléments » qui l’amènera au doctorat en 1930.

Les sentiments qui naissent entre ces deux jeunes scientifiques les amènent à se marier en octobre 1926. Commence alors une période de riche activité. Au début de l’année 1934, en bombardant de l’aluminium par des rayons alpha, issus d’une source de radium, ils constatent, après analyse chimique, qu’une fraction du métal s’est transformée en phosphore également radioactif. Le premier « corps radioactif artificiel » est né. La publication de ces premiers résultats met le monde des laboratoires européens en effervescence. Frédéric Joliot-Curie en témoigne à l’occasion de la remise du pris Nobel, attribué à lui-même et à Irène en 1935, pour cette découverte.

« Ces expériences furent reprises et développées dans plusieurs pays. En Angleterre et aux États-Unis où les physiciens disposent d'installations de très hautes tensions, divers éléments nouveaux furent préparés à l’aide des projectiles protons et deutons. En Italie, d'abord, et dans d'autres pays ensuite, les chercheurs, en particulier Fermi et ses collaborateurs utilisèrent les neutrons, projectiles de choix, pour provoquer les transmutations. Un grand nombre de nouveaux éléments furent ainsi créés [.]. Actuellement, on sait faire la synthèse [.] de plus de cinquante nouveaux radioéléments, nombre déjà supérieur à celui des radioéléments naturels que l'on trouve dans l’écorce terrestre.

Ce fut certainement une grande satisfaction pour notre regretté Maître Marie Curie d'avoir vu ainsi se prolonger cette liste des radioéléments qu'elle avait eu, en compagnie de Pierre Curi, la gloire d'inaugurer. »

Ce dernier hommage à Marie Curie ne pouvait être lu sans une réelle émotion. Celle-ci était décédée l’année précédente. Peut-être Irène et Frédéric avaient-ils en mémoire sa déclaration lors de son second prix Nobel en 1911.

«Je remercie l’Académie des Sciences du très grand honneur qu’elle m’a fait. Je crois que cet honneur ne s’adresse point uniquement à moi. Pendant de longues années, Pierre Curie et moi avons consacré toutes nos journées aux travaux concernant nos découvertes communes du radium et du polonium. Je crois donc interpréter dans son vrai sens la pensée de l’Académie, en disant que ce prix Nobel qu’on vient de me décerner est aussi un hommage rendu au nom de Pierre Curie.

Qu’on me permette en outre d’exprimer la joie que je ressens en pensant à la radio-activité. La découverte des phénomènes radio-actifs ne date que de quinze ans. La radio-activité est donc une science très jeune. C’est un enfant que j’ai vu naître et que j’ai contribué, de toutes mes forces, à élever. L’enfant a grandi, il est devenu beau. » 

Marie Curie n’aura connu que la beauté de la science nouvelle dont, avec Pierre Curie, elle est à la source. Déjà le radium avait fait ses preuves dans le traitement du cancer, comment ne pouvait-elle pas imaginer l’usage en médecine des nouveaux éléments découverts par sa fille et son gendre pour diagnostiquer et soigner.

Pourtant, Frédéric Joliot, en conclusion de son exposé, annonce la possibilité de plus sombres horizons.

«Si, tourné vers le passé, nous jetons un regard sur les progrès accomplis par la science à une allure toujours croissante, nous sommes en droit de penser que les chercheurs construisant ou brisant les éléments à volonté sauront réaliser des transmutations à caractère explosif, véritables réactions chimiques à chaînes.

Si de telles transmutations arrivent à se propager dans la matière, on peut concevoir l’énorme libération d'énergie utilisable qui aura lieu. Mais hélas, si la contagion a lieu pour tous les éléments de notre planète, nous devons prévoir avec appréhension les conséquences du déclenchement d'un pareil cataclysme. Les astronomes observent parfois qu'une étoile d'éclat médiocre augmente brusquement de grandeur, une étoile invisible à l’œil nu peut devenir très brillante et visible sans instrument, c'est l’apparition d'une Novae. Ce brusque embrasement de l’étoile est peut-être provoqué par ces transmutations à caractère explosif, processus que les chercheurs s'efforceront sans doute de réaliser, en prenant, nous l’espérons, les précautions nécessaires.» 

La crainte de « l’embrasement » de la Planète n’arrêtera pas Frédéric Joliot, ni ses collègues, dans la recherche de ces « transmutations à l’effet explosif ». Il sera le premier à décrire la mise en oeuvre de la réaction en chaîne. Sans doute n’imaginait-il pas alors la nature du « cataclysme » qui, à Hiroshima et Nagasaki, résulterait de sa découverte.